Рис. 13. Схема действия обычной пористой (а) и селективной (6) мембраны
Именно совокупность этих ценных свойств селективной мембраны и обеспечила столь благоприятные условия для долговременного пребывания хомяка в кремнийорганической клетке, окруженной водой. Мембрана, отделявшая воду от воздуха при атмосферном давлении, извлекала кислород из воды и вместе с тем почти не пропускала воду. Этим кислородом и дышал хомяк, а убыль живительного газа в домике непрерывно восполнялась притоком кислорода, растворенного в воде аквариума. Углекислый же газ, выдыхаемый хомяком, проходил сквозь мембрану в обратном направлении — в воду (ведь в воде парциальное давление СО2 практически равно нулю; по существу, его там нет). Таким образом, в поставленном эксперименте кремнииорганическая пленка выполняла те же функции, что и жабры у рыб. Создание сверхтонкой селективной мембраны открывает новые широкие возможности в различных областях науки и техники. Например, пленка Рабба позволяет значительно упростить существующие конструкции аппаратов "сердце — легкие" и уменьшить их размеры. Из этой пленки можно изготовлять компактные, дешевые и надежные кислородные палатки для больных. А если учесть, что кислород проходит сквозь мембрану вдвое быстрее, чем азот[14], составляющий примерно 80% того воздуха, которым мы дышим, то кремнийорганическую пленку с успехом можно использовать, скажем, для обогащения кислородом воздуха больничных палат, полевых госпиталей, а также домов, обитатели которых боятся открывать форточку зимой. Для этого лишь надо вставить в оконные рамы вместо стекол полупрозрачную селективную мембрану и приобрести недорогой насос, он будет отсасывать испорченный воздух из помещения. Весьма эффективно можно использовать кремнийорганическую пленку для получения благородных газов из воздуха без холодильных машин, при применении кислородного дутья в домнах, для усовершенствования системы снабжения воздухом на космических кораблях и подводных лодках. Нетрудно изготовить и мембрану, которая будет пропускать воду, оставляя "за бортом" соли, растворенные в морской воде. Таким образом, появляется еще одно возможное решение проблемы опреснения воды. Но, пожалуй, самая заманчивая перспектива — использование селективной мембраны в качестве "жабр" для человека.
Уолтер Рабб утверждает, что изобретенная им крем-нийорганическая мембрана позволит человеку находиться под водой без пополнения запасов воздуха для дыхания неопределенно долгое время. Для этого достаточно 2 — 2,5 м2 пленки, которая будет отгораживать пространство, заполненное воздухом, от окружающей воды. Разумеется, прежде чем будут созданы надежные подводные аппараты с такой мембраной, придется преодолеть еще немало трудностей, разрешить ряд сложных задач. Но современные ученые нетерпеливы. Они спешат и, как знать, быть может, уже в самые ближайшие годы подарят людям надежно работающие искусственные жабры, откроющие человеку путь в глубины голубого континента.
Недавно патент на "пластмассовые жабры" получил американский изобретатель Эйрес (штат Нью-Джерси). Изучая более десяти лет механизм дыхания рыб, он создал аппарат, позволяющий находиться под водой без кислородных баллонов. Эйрес рассчитал, что для обеспечения потребности человека в кислороде под водой потребуется мембрана площадью в 6 м2. Ее он прикрепил к нижней стороне четырех длинных лент из пластмассовой пленки, непроницаемой для газов. Получился своеобразный мешок. Ленты укладывают на воду так, что единственным источником кислорода, поглощающим вместе с тем углекислый газ, является вода. Полости, образующиеся между двумя пленками, проницаемой и непроницаемой, изобретатель соединил шлангами.
Чтобы убедить недоверчивых чиновников патентного бюро в том, что "искусственные жабры" не миф, Эйресу пришлось на одном из нью-йоркских пляжей с головой залезть в воду. В течение полутора часов изобретатель дышал, как рыба. Полупроводящие пленки-мембраны, соединенные шлангами с обычной маской аквалангиста, извлекали растворенный в воде кислород и отдавали в в воду углекислый газ. "Искусственные жабры" отлично выдержали испытание. Эйрес считает, что его аппарат можно применять на подводных лодках и получать таким способом весь кислород, требующийся для команды, на любой глубине, в любой части океана, в течение любого времени. В настоящее время Эйрес работает над усовершенствованием своего изобретения. Его последняя модель снабжена мембраной, укрепленной на каркасе, который человек несет на себе. Изобретатель глубоко уверен, что созданный им аппарат сделает человека по-настоящему "земноводным" существом.
Однако некоторые ученые не разделяют оптимизма Эйреса и других разработчиков "искусственных жабр" относительно возможности широкого практического использования последних для покорения человеком морских глубин. Они считают, что человеку вообще ни к чему превращаться в "человека-рыбу", в "человека-амфибию", что "на больших глубинах он окажется беспомощным и беззащитным". По их мнению, освоение глубин Мирового океана будет совершаться иначе. Они утверждают, что научные исследования голубого континента, разведка и добыча полезных ископаемых морей и океанов, установка подводного нефтяного оборудования, ремонт подводных нефтяных скважин, подъем затонувших судов, прокладка трубопроводов, ремонт коммуникаций связи и многие другие работы в глубинах царства Посейдона должны выполняться лишь с помощью автоматических устройств, или роботов, дистанционно управляемых с поверхности. Но большинство специалистов-океанологов не согласно с этим утверждением. Они придерживаются той точки зрения, что робот не может сравниться с человеком по маневренности, гибкости и приспособляемости, а главное, по способности непосредственно увидеть и оценить обстановку на месте, сделать правильное заключение и принять должное решение. Словом, все нынешние и будущие планы эксплуатации богатств Мирового океана требуют присутствия человека и машин, которые нужно установить на дне моря. "На суше, — пишет известный советский океанолог член-корреспондент АН СССР Л. А. Зенкевич, — вслед за географами-первооткрывателями идут строители. Так и в океане. Исследования, проводимые Ж. Кусто и американскими учеными во главе с М. Карпентером, показали, что строительство подводных домов — это не спорт и не просто интерес к глубинам, а путь к освоению океана человеком".
На Земле наблюдается интенсивный рост населения и одновременно растет потребность в ресурсах на душу населения; вместе это ведет к сильному возрастанию абсолютной "потребности в ресурсах". Только на самом примитивном уровне развития общества действует простое соотношение: каждому проценту увеличения населения должен отвечать процент прироста средств потребления. С появлением же потребностей в орудиях труда, жилье, одежде и т. п. это примитивное равенство сразу же нарушается, и по мере развития общества мы отходим от него все дальше и дальше. К тому же общество не просто ежегодно воспроизводит само себя — оно развивается, растет, прогрессирует. Этот прогресс и количественный рост требуют непрерывного технического перевооружения и довооружения всех отраслей промышленности, постройки новых фабрик, шахт, рудников, заводов, новых городов, железных дорог, воспитания новых, притом численно возрастающих и желающих получить более высокую квалификацию поколений и т. п. Здесь уже, естественно, критерий "процент за процент" неприменим. Темпы прироста количества различных продуктов, извлекаемых людьми из литосферы, гидросферы и биосферы Земли, должны значительно обгонять темпы прироста населения на нашей планете. Поэтому, глядя в будущее в масштабе "веков и всей планеты", ученые обращаются к Мировому океану. Еще Д. И. Менделеев указывал на практическую ценность ресурсов моря, предсказывал, что наступит время, когда океан станет одним из основных "снабженцев" промышленности и сельского хозяйства. Сейчас это время пришло, говорят ученые, пора вплотную заняться изучением Мирового океана, поставить его богатства на службу народа. Океан может и должен дать людям требуемые запасы пищи, энергии и первичного сырья.
Наибольший интерес сегодня представляет для нас та часть морского дна, которую называют "континентальной платформой" (отсюда и название экспедиции Кусто "Преконтинент"). Она простирается в среднем на 50 км от береговой линии, и ее средняя глубина равна 100 м. В целом континентальная платформа является подводным продолжением континентов земного шара и наследует от них все характерные свойства. Она очень велика и содержит огромные сокровища: нефть, уголь, железо, золото, серебро, платину, титан, уран, никель, медь, кобальт, марганец, алмазы, бром — все что угодно. Именно этот "новый" континент, несомненно, станет первым объектом освоения Мирового океана.
Наступление на этот плацдарм практически уже началось. Человека, который еще десять лет назад предложил бы заложить рудник на дне, скажем, Тихого океана, сочли бы безумцем. А сегодня Япония получает со дна моря 1/5 часть своей добычи угля и свыше 2 000 000 т железной руды. Недавно возникла проблема использования железо-марганцевых конкреций. Этим вопросом особенно живо интересуются в США. Марганец для американцев (не говоря уже о редких элементах) — очень дефицитное сырье, и они весьма интенсивно готовятся к разработке железо-марганцевых конкреций. Расчеты специалистов показали, что морская руда обойдется раз в восемь дешевле, чем добываемая на суше. Американский инженер Меро предложил два проекта добычи морской руды. Один такой: с помощью трала соскребать со дна океана конкреции и поднимать их па поверхность. Второй, более производительный способ, но несколько более сложный: опускать насосы и с их помощью перекачивать грунт на поверхность. Оба способа технически эффективны и доступны. Морские руды — источник металла, неисчерпаемый в буквальном смысле слова. Расширение добычи металла на суше приведет к его распылению, т. е. в конечном счете увеличит его поступление в океан. Новое соотношение между убылью и поступлением металла только изменит темп накопления, но не прекратит рудообразования!